Ertl mencurahkan diri pada tahun 1970-an untuk memecahkan masalah mekanisme reaksiproses Haber-Bosch, metode yang digunakan untuk memproduksi amoniak atau hidrogen dan nitrogen, langkah pertama untuk memproduksi nitrat untuk pupuk. Reaksi tersebut terjadi melalui katalisis pada pemecahan besi, tetapi mekanismenya tak diketahui. Ertl mempelajari reaksi tersebut dengan keadaan: pada permukaan yang bersih dan datar atas kristal besi yang besar di ruang hampa udara ultratinggi dan dengan sejumlah metode spektroskopi permukaan lain. Ia berhasil menunjukkan disosiasi molekul nitrogen pada permukaan besi.